Khí mê-tan: 'Sát thủ số 2' đối với biến đổi khí hậu

Mùa hè năm nay là mùa hè nóng nhất từng được ghi nhận trên Trái đất và năm 2023 đang trên đà trở thành năm nóng nhất lịch sử loài người. Sóng nhiệt đe dọa sức khỏe con người trên khắp thế giới từ Bắc Mỹ đến châu Âu, châu Á...

Canada vừa trải qua mùa cháy rừng tồi tệ nhất từ ​​trước đến nay, lửa đã tàn phá thành phố Lahaina ở Maui và đây không còn là chuyện ở những khu rừng xa xôi. Los Angeles cũng bị tàn phá bởi một cơn bão nhiệt đới mùa hè bất thường trong khi mưa ở Libya gây ra lũ lụt kinh hoàng khiến hàng nghìn người chết và mất tích. Thời tiết cực đoan này là dấu hiệu cảnh báo chúng ta đang sống trong một cuộc khủng hoảng khí hậu và cần hành động gấp.

Lượng khí thải carbon dioxide từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch là thủ phạm chính gây ra biến đổi khí hậu và các nhà khoa học cho rằng chúng phải được kiềm chế. Nhưng còn một loại khí nhà kính khác cần giải quyết, đó là khí mê-tan (CH4).

Rob Jackson, nhà khoa học Trái đất tại Đại học Stanford, chủ tịch Dự án các vấn đề về Carbon toàn cầu, chuyên theo dõi lượng khí thải nhà kính, cho biết việc xử lý khí mê-tan có thể là cách tốt nhất để ngăn chặn nhiệt độ tăng cao trong thời gian ngắn. Jackson khẳng định: “Mê-tan là đòn bẩy mạnh nhất mà chúng ta có thể tác động để làm chậm sự nóng lên toàn cầu trong vài chục năm tới”.

Cơ sở cho lập luận của Jackson là khí mê-tan tồn tại tương đối ngắn trong khí quyển, chỉ khoảng 12 năm, trong khi CO2 có thể tồn tại hàng trăm năm. Và trên cơ sở phân tử, khí mê-tan có độc lực mạnh hơn với biến đổi khí hậu. Trong khoảng thời gian 20 năm sau khi phát ra, khí mê-tan có thể làm bầu khí quyển nóng lên gấp 80 lần so với lượng CO2 tương đương.

Chúng ta đã có các chiến lược để cắt giảm lượng khí thải mê-tan như khắc phục rò rỉ khí tự nhiên (mê-tan là thành phần chính của khí tự nhiên), loại bỏ dần than (hoạt động khai thác giải phóng khí mê-tan), ăn ít thịt và sữa (bò thải ra nhiều khí mê-tan)… Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc thực hiện tất cả các chiến lược giảm thiểu khí mê-tan hiện hữu có thể làm giảm tốc độ nóng lên của Trái đất đến 30% trong thập niên tới.

Nhưng một số nhà khoa học khí hậu, trong đó có Jackson, cho rằng chúng ta cần phải tiến xa hơn nữa. Một số nguồn khí mê-tan sẽ khó loại bỏ, nếu không muốn nói là không thể. Có thể kể ra một số lượng khí mê-tan do con người gây ra, chẳng hạn như lượng khí thải do trồng lúa và chăn nuôi gia súc tạo ra.

Ngoài ra, một số nguồn tự nhiên sẵn sàng giải phóng nhiều khí mê-tan hơn khi thế giới ấm lên. Có những dấu hiệu cho thấy các vùng đất ngập nước nhiệt đới đã thải nhiều khí mê-tan hơn vào khí quyển. Nguy hiểm hơn, sự nóng lên nhanh chóng ở Bắc Cực có thể làm tan chảy lớp băng vĩnh cửu, đánh thức vi khuẩn hoạt động tạo ra khí mê-tan và giải phóng “thùng bom hẹn giờ” khí mê-tan vốn được lưu trữ trong vùng đất đóng băng.

Vì vậy, các nhà khoa học muốn phát triển các phương pháp loại bỏ khí mê-tan trực tiếp khỏi không khí. Ngày nay lượng khí mê-tan tồn tại trong khí quyển nhiều hơn thời kỳ tiền công nghiệp là 3 tỉ tấn. Theo Jackson, việc loại bỏ lượng khí mê-tan dư thừa đó sẽ làm mát hành tinh thêm 0,5 độ C.

Các chiến lược “phát thải âm” tương tự đã được sử dụng hạn chế đối với CO2. Khí carbon dioxide được thu giữ ngay tại nơi nó phát ra hoặc hút trực tiếp từ không khí rồi được lưu trữ ở đâu đó. Tuy nhiên, khí mê-tan lại rất khó thu giữ, nghĩa là các nhà khoa học cần những cách tiếp cận khác.

Desirée Plata, kỹ sư dân dụng và môi trường tại MIT, cho biết: “Loại bỏ khí mê-tan là một cuộc chạy nước rút và loại bỏ CO2 là một cuộc chạy marathon. Đối với các nhà khoa học tập trung vào việc loại bỏ khí nhà kính, đây là cuộc đua”.

Khí mê-tan CH4 dễ dàng bị phân hủy trong khí quyển, nơi có nhiều ánh nắng mặt trời và các gốc hydroxyl có hoạt tính cao. Nhưng đó lại là một câu chuyện khác khi các nhà hóa học cố gắng làm việc với phân tử này. Bốn liên kết cacbon-hydro của metan rất bền và ổn định. Hiện nay, các nhà hóa học phải cho khí này tiếp xúc với nhiệt độ và áp suất cực cao để phân hủy nó. Đó là một công việc đầy tốn kém và hiệu quả không cao.

Ngay cả việc tìm cách truy bắt khí mê-tan cũng khó khăn. Mặc dù có khả năng làm ấm mạnh mẽ nhưng nó lại có nồng độ thấp trong khí quyển. Chỉ có 2 trong số 1 triệu phân tử không khí là metan (trong khi đó, cứ 1 triệu phân tử không khí thì có khoảng 400 phân tử là CO2 tức là số mol khí C02 nhiều hơn số mol khí CH4 đến 200 lần). Vì vậy, thật khó để gom đủ lượng khí mêtan để lưu trữ hoặc chuyển đổi nó thành một thứ khác một cách hiệu quả.

Hầu hết các ý tưởng vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu ban đầu. Viện Hàn lâm Khoa học, Kỹ thuật và Y học Quốc gia Mỹ hiện đang nghiên cứu các công nghệ tiềm năng này, chấp nhận rủi ro và sẵn sàng thực hiện nhiều phương án.